Prezentacja CCB i projektu Gantry. Przegląd IFJ PAN, stycznia Paweł Olko

Transkrypt

1 Prezentacja CCB i projektu Gantry Przegląd IFJ PAN, stycznia 2014 Paweł Olko Cyklotronowe Bronowice

2 Schemat organizacyjny CCB Cyklotronowe Bronowice

3 CCB w planie zadaniowym IFJ PAN Temat 4. BADANIA INTRDYSCYPLINARNE I STOSOWANE zadanie 9. Dozymetria luminescencyjna w pomiarach promieniowania jonizującego zadanie 11. Wykorzystanie wiązek protonowych cyklotronu Proteus C235 do badań w dziedzinie fizyki jądrowej, fizyki radiacyjnej, radiobiologii oraz do radioterapii protonowej. zadanie 12. Rozwój metod związanych z radioterapią protonową oraz prowadzenie radioterapii protonowej nowotworów oka z wykorzystaniem cyklotronu AIC-144. Temat 5. PRACE APARATUROWE I METODYCZNE zadanie 2. Modernizacja i eksploatacja cyklotronu AIC-144 dla potrzeb terapii hadronowej. Zadanie 4. Eksperymenty Narodowego Laboratorium Cyklotronowego (NLC). Cyklotronowe Bronowice

4 Statystyka zatrudnienia (pracownicy + doktoranci) RAZEM: 61 Liczba osób zatrudnionych - 54 Liczba doktorantów - 7 W tym z: - Tytułem profesora : 2 - Stopniem dr hab. : 3 - Stopniem dr : 8 7 Cyklotronowe Bronowice

5 Wyniki działalności naukowej Publikacje filadelfijskie : 65 Konferencje: - 2 (międzynarodowe) - 3 (krajowe) Habilitacje : - P. Bilski - M. Budzanowskiego (praca w LADIS) - B. Marczewska Doktoraty: - W. Gieszczyk - L. Grzanka - M. Korcyl - B. Obryk (praca w LADIS) - L. Stolarczyk Cyklotronowe Bronowice

6 Realizowane projekty inwestycyjne czerwiec 2009 grudzień 2010 lipiec 2013 październik 2013 Podpisanie umowy IFJ PAN z MNiSW na realizację projektu NCRH Cyklotronowe Bronowice (NCRH CCB) na kwotę 117 mln zł (budynek, cyklotron) termin realizacji: Podpisanie umowy IFJ PAN z MNiSW na realizację projektu POIG (79 mln zł) Cyklotronowe Bronowice- stanowisko Gantry-1 termin realizacji: Rozszerzenie projektu o budowę Gantry-2 (65 mln zł) termin realizacji Podpisanie umowy z IBA o realizację Gantry-2 Cyklotronowe Bronowice

7 Narodowe Radioterapii Hadronowej Cyklotron C-235 testy akceptacyjne zakończone Cyklotronowe Bronowice

8 Narodowe Radioterapii Hadronowej Odbiory budynku NCRH CCB Wykonawca budynku NCRH CCB STRABAG Polska Kierownik projektu mgr inż. Janusz Siekierka Zespół inspektorów nadzoru z firmy EKOCENTRUM: Kierownik projektu mgr inż. Tomasz Gołębiowski Dział Utrzymania i Eksploatacji IFJ PAN: mgr inż. Bartłomiej Stachniak - Usterki usunięte do stycznia 2013 roku - Gwarancja na budynek 3 lata Cyklotronowe Bronowice

9 Harmonogram projektów NCRH-CCB i NCRH-Gantry umowa z MNiSW na finansowanie fazy I umowa z IBA na realizację fazy I umowa z MNiSW na finansowanie fazy II wmurowanie aktu erekcyjnego instalacja cyklotronu rozpoczęcie pracy C-235 dla eksperymentów z fizyki instalacja gantry testy akceptacyjne gantry testy akceptacyjne gantry terapia pierwszego pacjenta 2015/2016 Cyklotronowe Bronowice

10 Narodowe Radioterapii Hadronowej - stanowisko gantry część realizowana przez IBA Dostawa stanowiska GANTRY wraz z niezbędną infrastrukturą techniczną, technologiczną i budowlaną Dostawa stanowiska GANTRY-2 wraz z niezbędną infrastrukturą techniczną, technologiczną i budowlaną Stanowisko Gantry Głowica umożliwiającą dostarczenie aktywnej wiązki skanującej w objętości (active volume scanning) z zastosowaniem techniki skanowania punktowego (spotscanning) Wiązka protonowa dostarczaną z cyklotronu Proteus C- 235, z wykorzystaniem selektora energii tego cyklotronu odpowiadającej zasięgowi w wodzie od 4 g cm -2 do 32 g cm -2 Technika skanowania umożliwia wielokrotne przemiatanie wiązki w napromienianej płaszczyźnie tzw. repainting oraz wielokrotne przemiatanie w napromienianej objętości (volumetric repaiting) σ = 3 mm ±20% σ = 9 mm ±20% dla energii wiązki odpowiadającej zasięgowi 32 g cm -2 Maksymalne objętość napromieniania 40x30x40 cm 3 Cyklotronowe Bronowice

11 Narodowe Radioterapii Hadronowej - stanowisko gantry część realizowana przez Z64 Zadania: sterowanie wiązkę dla hali eksperymentalnej instalacja anestezjologiczna tomograf komputerowy dozymetria pacjenta system planowania leczenia weryfikacja pozycji pacjenta oprogramowanie dla terapii oka Cyklotronowe Bronowice

12 Narodowe Radioterapii Hadronowej - stanowisko gantry część realizowana przez Z64 Zadania: sterowanie wiązkę dla hali eksperymentalnej instalacja anestezjologiczna tomograf komputerowy Zrealizowane Aplikacja BSS Client Cyklotron Proteus C-235 dozymetria pacjenta system planowania leczenia weryfikacja pozycji pacjenta oprogramowanie dla terapii oka Stanowisko terapii oka Hala eksperymentalna Cyklotronowe Bronowice

13 Narodowe Radioterapii Hadronowej - stanowisko gantry część realizowana przez Z64 Zadania: Zrealizowane sterowanie wiązkę dla hali eksperymentalnej instalacja anestezjologiczna tomograf komputerowy dozymetria pacjenta system planowania leczenia weryfikacja pozycji pacjenta Pokój znieczuleń Pokój wybudzeń oprogramowanie dla terapii oka Cyklotronowe Bronowice

14 Narodowe Radioterapii Hadronowej - stanowisko gantry część realizowana przez Z64 Zadania: Wprowadzono do praktyki klinicznej sterowanie wiązkę dla hali eksperymentalnej instalacja anestezjologiczna tomograf komputerowy dozymetria pacjenta system planowania leczenia weryfikacja pozycji pacjenta oprogramowanie dla terapii oka Cyklotronowe Bronowice

15 Zespół Samodzielnej Pracowni Gantry Cyklotronowe Bronowice Samodzielna Pracownia Gantry (NZ64) Tomasz Kajdrowicz - kierownik Marzena Bakoniak Robert Kos Aleksander Krempa Artur Krempa Katarzyna Skowrońska Doktoranci: Dominika Kędzierska Anna Kozera

16 Program przeglądu 1. Paweł Olko Prezentacja CCB i projekt GANTRY 2. Prof. dr hab. Michael Waligórski - "Modelowanie radiobiologiczne wiązek jonowych dla radioterapii" 3. dr inż. Barbara Michalec - "Dozymetria EPR/alaninowa na potrzeby radioterapii protonowej" 4. dr inż. Jan Swakoń - "Radioterapia protonowa nowotworów oka w IFJ PAN, budowa stanowiska radioterapii protonowej w ramach projektu CCB NCRH" 5. dr hab. Barbara Marczewska - "Uruchomienie stanowiska do wytwarzania kryształów w wysokich temperaturach metodą micro-pullingdown" 6. dr Mariusz Kłosowski - "Rozróżnienie ekspozycji statycznej i dynamicznej w dozymetrii indywidualnej metodą TL" 7. dr hab. Paweł Bilski - "Detektory termoluminescencyjne w pomiarach promieniowania kosmicznego i akceleratorowych wiązek jonów" 8. mgr inż. Krzysztof Daniel Prezentacja Działu Cyklotronu Proteus C mgr Jacek Sulikowski Prezentacja Działu Cyklotronu AIC-144 Cyklotronowe Bronowice

17 Modelowanie radiobiologiczne wiązek jonowych dla radioterapii Leszek Grzanka, Marta Korcyl, Michael Waligórski, Gantry CCB Grudzień 2013 Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 61

18 Modelowanie radiobiologiczne wiązek jonowych dla radioterapii W radioterapii jonowej zmiana nowotworowa (obszar tarczowy) pacjenta podlega napromienieniu wiązką protonów lub jonów węgla o energii ok. 250 MeV/u. W oparciu o fenomenologiczny model radiobiologiczny struktury śladu (tzw. model Katza) opracowany został podstawowy moduł systemu planowania leczenia dla radioterapii jonami węgla uwzględniający transport wiązki przez ośrodek (wodę) oraz aspekty radiobiologiczne, gdzie komórki nowotworowe reprezentowane są przez komórki hodowane in vitro, opisywane parametrami tego modelu. Kraft (2005) Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 61

19 W planowaniu leczenia jonami węgla trzeba uwzględnić: Zasięg i rozszerzenie wiązki Rozkład przeżywalności RBE i OER Czynniki te uwzględnić należy zarówno w wiązce pierwotnej jak i w polu jonów wtórnych powstałych w wyniku oddziaływania superpozycji wiązek pierwotnych z ośrodkiem. Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 61

20 Rozkłady dawki i fluencji z głębokością dla wiązki C-12 w wodzie Cyklotronowe Bronowice Aby obliczyć za pomocą modelu Katza rozkład przeżywalności z głębokością, nie wystarcza znajomość rozkładu dawki. Konieczna jest także znajomość rozkładów fluencji i energii cząstek pierwotnych i wtórnych z głębokością. Rozkłady te wykorzystuje się w obliczeniach modelowych, gdzie superpozycja efektów od poszczególnych jonów zachodzi w sposób nieliniowy. Obliczone metodą Monte Carlo rozkłady dawek i widm energetycznych i fluencji cząstek pierwotnych i wtórnych dla monoenergetycznych wiązek jonów węgla o energiach od MeV/u zebrano w postaci bazy danych i opracowano algorytm interpolujący te dane z głębokością. Zakład NZ 61

21 Opracowanie odwrotnego algorytmu optymalizacyjnego A B C Do obliczeń wybrano układ komórkowy CHO, dla którego parametry modelu Katza wynoszą: m=2.31; D 0 =1.69 Gy; σ 0 = m 2 ; κ= 1693 Stosując algorytm optymalizacyjny L-BFGS-B znaleziono taką superpozycję 49 wiązek C-12 o takich energiach i fluencjach wlotowych (C), aby uzyskać przeżywalność 20% w przedziale głębokości 8-12 cm (B). Uzyskany w ten sposób optymalny rozkład dawki z głębokością od superpozycji tych wiązek ilustruje wykres (A). Uzyskano dobrą zgodność z opublikowanymi danymi doświadczalnymi oraz wynikami obliczeń systemu planowania leczenia opartego na modelu LEM, opracowanego przez grupę prof. G. Krafta w GSI Darmstadt. Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 61

22 Zgodność wyników TST-LEM, Kontynuacja Przedmiotem rozprawy doktorskiej Marty Korcyl (2012) był przegląd i modyfikacja modelu Katza. Przedstawione tu wyniki były przedmiotem rozprawy doktorskiej Leszka Grzanki (2013). Wyniki były referowane na konferencjach, publikacje w toku. Kontynuacja w toku. Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 61

23 Wnioski: 1. Opracowano podstawowy (1-wymiarowy) moduł systemu planowania leczenia oparty na modelu struktury śladu (modelu Katza), w którym metodą optymalizacji odwrotnej możliwe jest zadanie bezpośrednio rozkładu przeżywalności w obszarze tarczowym z uwzględnieniem właściwości radiobiologicznych układu komórkowego (RBE, OER). 2. Uzyskano zadowalającą zgodność wyników obliczeń z danymi doświadczalnymi oraz opublikowanymi wynikami obliczeń wykonanych za pomocą innego modelu (LEM). 3. Ze względu na analityczny i parametryczny charakter modelu Katza, zaproponowana metoda obliczeniowa jest znacznie wydajniejsza od obliczeń LEM, co pozwala na zastosowanie jej w pełnym (3-D) systemie planowania leczenia. 4. Praca ma charakter rozwojowy, publikacje w toku. Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 61

24 Fot. Krzysztof Sordyl Dozymetria EPR/alaninowa terapeutycznych wiązek jonowych FNP - Fundacja na rzecz Nauki Polskiej POMOST granty powrotowe Granty dla rodziców-naukowców ułatwiające powrót do pracy badawczej po przerwie związanej z opieką nad małymi dziećmi Barbara Michalec Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 62

25 Spektrometr EPR Bruker ESP 300E Spektrometr Bruker ESP 300E Upgrade spektrometru: chłodzenie spektrometru w układzie zamkniętym system akwizycji danych dla spektrometru pracującego pod kontrolą systemu operacyjnego czasu rzeczywistego Microware OS9 konwersja danych do formatu binarnego system monitorujący pracę spektrometru kopia zapasową systemu operacyjnego spektrometru prace konserwatorskie Cyklotronowe Bronowice

26 Detektory alaninowe. Własności. Cyklotronowe Bronowice Detektory komercyjnie dostępne samodzielnie wytwarzane niedestrukcyjny odczyt Opracowano: metodyka odczytu sposób interpretacji wyników Zbadano: liniowość odpowiedzi - krzywe kalibracji fading wydajność względna odpowiedź w BP i SOBP pomiary porównawcze (TL, komory joinizacyjne) Michalec et al.(2012) Alanine dosimetry of 60 MeV proton beam preliminary results. Nukleonika 57(4),pp Sowa et al. (2012) Dosimetric characteristics of active solid state detectors in a 60 MeV proton radiotherapy beam. Nukleonika, 57(4), pp

27 D iso /D entr (-) QA i QC dla radioterapii protonowej oka. Archiwizacja dawek. Pastylki alaninowe umieszczone na wewnętrznej stronie kolimatora Obraz wiązki w izocentrum - alanina na kolimatorze (2D TL) D iso Dentr 0.027M 0.26 D iso dawka w izocentrum (Gy) D entr dawka wlotowa (Gy) M modulacja (mm) Modulacja (mm) Mierzwinska, G., Michalec, B., Oglodek, I., Petelenz, B., Waligórski M. (2014) Alanine/EPR dosimetry as a potential tool for quality asuurance in proton beam radiotherapy. Romanian Reports in Physics, Vol. 66, No. 1 SUBMITTED: Michalec, B., Mierzwinska, G., Ptaszkiewicz, M., Sowa, U., Stolarczyk, L., Weber, A. Applicability of EPR/alanine dosimetry for quality assurance in proton eye radiotherapy. REALIZOWANY OBECNIE DOKTORAT: Mierzwińska, G. Opracowanie systemu dozymetrii alaninowej wiązek hadronowych dla celów klinicznych Cyklotronowe Bronowice

28 Weryfikacja rozkładu dawki w fantomie oka Fantom oka do napromieniania alaniny Napromienianie alaniny w fantomie oka Plan napromieniania (EOPP) ; zaznaczone pozycje detektorów alaninowych SUBMITTED: Michalec, B., Ptaszkiewicz, M., Mierzwinska, G., Dąbrowska, J., Sowa, U., Majgier, R. The comparison of the proton dose distribution calculated with the treatment planning system and measured with alanine detectors in the eye phantom irradiated in the therapeutic conditions. Cyklotronowe Bronowice Rozkład dawki w fantomie oka napromienianiym w warunkach terapeutycznych, zmierzony detektorami alaninowymi

29 Grant Dozymetria EPR/alaninowa terapeutycznych wiązek jonowych o wartości PLN PLN (część projektowa) PLN (część stypendialna) realizowany był od do w ramach programu POMOST wdrażanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej. Uczestnicy grantu: B. Michalec, P. Olko, J. Swakoń, T. Nowak, M. Ptaszkiewicz, E. Banaś, J. Dąbrowska, L. Stolarczyk, P. Topolski Współpraca: B. Ciesielski (GUM), A. Weber (HZ), P. Fattibene (ISS), H. Khoury (UFPE), M. Elas (UJ), J. Borgensztajn (UZ), A. Oleś (UJ), J. Kozioł (UJ) Doktoranci: U. Sowa, G. Mierzwińska Magistranci: G. Mierzwińska, I. Ogłodek, R. Majgier Program POMOST w zakresie nauk należących do kategorii Bio, Info, Techno jest współfinansowany ze środków strukturalnych w ramach Działania 1.2 Wzmocnienie potencjału kadrowego nauki POIG Cyklotronowe Bronowice

30 4 publikacje + 2 w trakcie recenzji Michalec, B., Mierzwińska, G., Sowa, U., Nowak, T., Ptaszkiewicz, M., Swakoń, J.(2012) Alanine dosimetry of 60 MeV proton beam preliminary results. Nukleonika 2012, 57(4),pp Sowa, U., Nowak, T., Michalec, B., Mierzwińska, G., Swakoń, J., Olko, P. (2012) Dosimetric characteristics of active solid state detectors in a 60 MeV proton radiotherapy beam Nukleonika 2012, 57(4), pp Mierzwińska, G. (2013) Development of a dosimetry system based on alaniane detectors for patients undergoing proton radiotherapy at IFJ PAN in Krakow Proceedings of the ISD Workshops, eds. M. Perzanowski et al., WFiIS, AGH, Kraków 2013, pp Mierzwinska, G., Michalec, B., Oglodek, I., Petelenz, B., Waligórski M. (2014) Alanine/EPR dosimetry as a potential tool for quality asuurance in proton beam radiotherapy. Romanian Reports in Physics, Vol. 66, No. 1 Michalec, B., Mierzwinska, G., Ptaszkiewicz, M., Sowa, U., Stolarczyk, L., Weber, A. Applicability of EPR/alanine dosimetry for Quality assurance in proton eye radiotherapy. Submitted: Radiation Protection Dosimetry Michalec, B., Ptaszkiewicz, M., Mierzwinska, G., Dąbrowska, J., Sowa, U., Majgier, R. The comparison of the proton dose distribution calculated with the treatment planning system and measured with alanine detectors in the eye phantom irradiated in the therapeutic conditions. Submitted: Radiation Measurements 14 wystąpień konferencyjnych Cyklotronowe Bronowice DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

31 Radioterapia protonowa nowotworów oka w IFJ PAN, budowa stanowiska radioterapii protonowej w ramach projektu CCB NCRH Jan Swakoń Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 62

32 Stanowisko radioterapii protonowej nowotworów oka w IFJ PAN Układy formowania i kontroli wiązki protonowej Fotel do radioterapii protonowej Cyklotronowe Bronowice Planowanie terapii i pozycjonowanie pacjenta Zakład NZ 62

33 Parametry wiązki protonowej na stanowisku radioterapii protonowej nowotworów oka w IFJ PAN Nieposzerzony pik Bragga Energy extracted from AIC-144 cyclotron Zasięg w wodzie Spadek dystalny 90%-10% Poszerzony pik Bragga 60 MeV 29 mm 0.75 mm FWMH 3.0 Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 62

34 Radioterapia protonowa nowotworów oka w IFJ PAN Napromieniania dla pierwszego pacjenta luty 2011 w latach w ramach eksperymentu medycznego przeprowadzono napromieniania dla 15 pacjentów z nowotworami gałki ocznej; prace prowadzono we współpracy z Kliniką Okulistyki CM UJ, Szpitalem Uniwersyteckim w Krakowie oraz Onkologii o. w Krakowie Od maja 2013 w IFJ PAN regularnie prowadzona jest radioterapia protonowa nowotworów oka dla pacjentów Szpitala Uniwersyteckiego w Krakowie (SU). Radioterapia prowadzona jest w ramach umowy SU z Narodowym Funduszem Zdrowia W 2013 roku przeprowadzono napromieniania dla 24 pacjentów Kliniki Okulistyki SU w Krakowie Cyklotronowe Bronowice Przygotowania do napromieniania pierwszego pacjenta (luty 2011) Zakład NZ 62

35 Ośrodki radioterapii protonowej nowotworów oka działające w Europie Od 2011 roku na stanowisku radioterapii protonowej nowotworów oka w IFJ PAN przeprowadzono napromieniania dla 39 pacjentów z nowotworami oka Ośrodki radioterapii protonowej nowotworów oka w Europie Jest to 7 ośrodek radioterapii protonowej nowotworów oka w Europie OŚRODEK Zasięg w H 2 O [mm] Energia kliniczna [MeV] Max/Plateau F.W.H.M. [mm] Distal flall off d 90%-10% [mm] CATANA 30,6 60,2 4,68 3,29 0,81 CCO 31,0 60,4 4,85 3,65 0,80 PSI 30,0 60 4,47-1,10 IFJ 29 ~ 58 4,95 3,0 0,75 Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 62

36 Budowa stanowiska radioterapii protonowej w ramach projektu CCB NCRH Hala terapii oka w budynku CCB Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 62

37 Budowa stanowiska radioterapii protonowej w ramach projektu CCB NCRH Układy formowania i kontroli wiązki Do chwili obecnej zainstalowano większość niezbędnego sprzętu. Fotel robotyczny Cyklotronowe Bronowice Trwają testy zainstalowanej aparatury oraz prace nad formowaniem wiązki protonowej Zakład NZ 62

38 Wiązka protonowa na stanowisku radioterapii protonowej nowotworów oka przy cyklotronie Proteus C-235 Rozkłady poprzeczne wiązki protonowej na stanowisku w budynku CCB Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 62

39 Wiązka protonowa na stanowisku radioterapii protonowej nowotworów oka przy cyklotronie Proteus C-235 Porównanie pomiarów z symulacjami MC Parametry PB dla zasięgu 30 mm w H 2 O: Distal falloff 90%-10% Max/Plateau FWHM 1.64 mm 4,35 mm 5,4 mm Rozkłady głębokościowe dawki dla różnych grubości dyskryminatora zasięgu Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 62

40 Wiązka protonowa na stanowisku radioterapii protonowej nowotworów oka przy cyklotronie Proteus C-235 Parametry wiązki na stanowisku radioterapii protonowej nowotworów oka przy cyklotronie Proteus C-235 (zakładane) Energia wiązki z cyklotronu Proteus C MeV Energia kliniczna MeV Zasięg w wodzie Distal falloff Moc dawki Przewidywany czas podania frakcji (15CGE) mm < 2.0 mm > 0.25 Gy/s ~ 60 s Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 62

41 Podsumowanie - W IFJ PAN zostało zbudowane, uruchomione i wdrożone do działania stanowisko radioterapii protonowej nowotworów oka; - W 2011 przeprowadzono pierwsze napromieniania dla pacjentów okulistycznych; - Do końca 2013 roku przeprowadzono zabiegi napromieniania dla 39 pacjentów z nowotworami oka; - Stanowisko radioterapii protonowej umożliwi leczenie dla wszystkich pacjentów z Polski z wewnątrzgałkowymi nowotworami oka, którzy wymagają tego typu terapii - W ramach projektu NCRH CCB budowane jest stanowisko radioterapii oka przy cyklotronie Proteus C-235. Leczenie pacjentów na powstającym stanowisku rozpocznie się po zakończeniu budowy ośrodka. Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ 62

42 Uruchomienie stanowiska do wytwarzania kryształów w wysokich temperaturach metodą micro-pulling-down Barbara Marczewska NZ63 Przegląd IFJ PAN Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

43 TL i OSL Termoluminescencja (TL) w IFJ od lat 60-tych Optycznie stymulowana luminescencja (OSL) od 2009 Finansowany przez lata kwota kierownik MNiSW, projekt własny PLN B. Marczewska Opracowanie metody pomiaru dawek promieniowania silnie jonizującego przy użyciu optycznie stymulowanej luminescencji (OSL) Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

44 Inwestycja aparaturowa Inwestycja aparaturowa lata kwota realizacja Fundusz Nauki i Technologii Polskiej PLN P. Bilski B. Marczewska Aparatura do wytwarzania i odczytu detektorów do pomiarów dawek promieniowania jonizującego metodami opto-luminescencyjnymi 1. Piec wysokotemperaturowy do wytwarzania monokryształów metodą Micro-Pulling-Down (MPD) firmy Cyberstar, Francja 2. Automatyczny czytnik TL/OSL typ DA-20 firmy Risø DTU, Dania Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

45 Stanowisko do wytwarzania kryształów metodą micro-pulling down (MPD) w IFJ PAN Metoda micro-pulling-down (MPD) Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

46 Stanowisko do wytwarzania kryształów metodą micro-pulling down (MPD) w IFJ PAN Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

47 wyhodowane kryształy Al 2 O 3 LiF LiAlO 2 MPD - idealna metoda do szybkiego laboratoryjnego wytwarzania kryształów i szybkiej oceny wpływu modyfikacji składu i zmiany warunków wzrostu na ich właściwości Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

48 projekty Finansowany przez lata kwota kierownik NCN, typ OPUS PLN B. Marczewska Nowe kryształy luminescencyjne otrzymane metodą Micro-Pulling-Down do pomiarów dawek promieniowania jonizującego: badanie procesów wytwarzania oraz charakteryzacja właściwości Finansowany przez lata kwota kierownik w IFJ PAN NCBiR, typ PBS PLN P. Bilski Modułowy system luminescencyjny dla ochrony przed promieniowaniem i dozymetrii retrospektywnej Zad. nr 7 Wybór i optymalizacja technologii wytwarzania detektora OSL Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

49 nowa inwestycja w 2014 Kwota PLN Moduł aparatury do wytwarzania kryształów metodą Czochralskiego Kryształy w postaci włókien o średnicy 3mm Kryształy masywne o średnicy do 2cm Znaczne zwiększenie możliwości badawczych! Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

50 Rozróżnianie ekspozycji statycznej i dynamicznej w dozymetrii indywidualnej metodą TL dr inż. Mariusz Kłosowski Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

51 Obszar działalności naukowej: Dozymetria dwuwymiarowa CCB NZ 63

52 Różnice w świeceniu detektorów eksponowanych: statycznie dynamicznie Na podstawie: 1. Kopeć Renata (2009) Dozymetria indywidualna promieniowania jonizującego z zastosowaniem termoluminescencyjnego czytnika z kamerą CCD, praca doktorska AGH, Kraków 2. R. Kopeć, M. Budzanowski, P. Olko, P. Pawlik, Quantitative analysis of TLD static and dynamic radiation exposure, Radiation Measurements, vol. 45 (2010) CCB NZ 63

53 NCBiR X konkurs Projekty rozwojowe Tytuł projektu: Opracowanie systemu rozróżniania ekspozycji statycznej i dynamicznej w dozymetrii indywidualnej w oparciu o dwuwymiarowy pomiar termoluminescencji Termin realizacji październik 2010 wrzesień 2013 Kwota przyznana zł Cele: Pięciokrotne zwiększenie czułości detekcji (5 msv) Rozszerzenie zakresu energetycznego ze 150 kev do 200 kev Opracowanie i wykonanie cenowo przystępnego czytnika TL Opracowanie kompletnego systemu dozymetrycznego CCB NZ 63

54 W ramach projektu opracowaliśmy i wykonaliśmy specjalne typy dawkomierzy indywidualnych Zwiększona czułość z 5 msv do 1 msv dla rozróżniania typu ekspozycji Rozszerzenie dla energii 250 kev (wzrost o 50keV) Kaseta bazująca na standardach komercyjnych Obustronne filtrowanie CCB NZ 63

55 W ramach projektu opracowaliśmy i zrobiliśmy czytnik termoluminescencyjny Nowy Czytnik TL charakteryzuje się Automatyzacją pracy Przyjaznym oprogramowaniem Możliwościami rozbudowy i wprowadzanie nowych technik pomiarowych CCB NZ 63

56 Testy systemu przeprowadziliśmy w serwisie dozymetrycznym LADIS Rozróżnialność dawkomierzy napromienionych statycznie i dynamicznie w nowym systemie dozymetrycznym przy pomocy automatycznego oprogramowania do analizy obrazu opracowanego w ramach projektu Dynamiczna Statyczna Klasyfikacja typu ekspozycji 30% 10% prawidłowa wątpliwa 70% 90% brak typowania błędnego Trwają prace nad rozszerzeniem rozróżnialności typu ekspozycji dla energii powyżej 250 kev CCB NZ 63

57 Detektory termoluminescencyjne w pomiarach promieniowania kosmicznego i akceleratorowych wiązek jonów Paweł Bilski Przegląd IFJ PAN, stycznia 2014 Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

58 PROJEKTY Tytuł Typ projektu Kwota Lata Wydajność detektorów luminescencyjnych na protony dla pomiarów dawki promieniowania kosmicznego na orbicie Ziemi oraz w dozymetrii wiązek akceleratorowych Rozkład przestrzenny dawki promieniowania kosmicznego na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej DOSIS-3D NCN OPUS ST2 NCN HARMONIA ST Human Model MATROSHKA for Radiation Exposure Determination of Astronauts (HAMLET) Rozkład przestrzenny dawki promieniowania wewnątrz międzynarodowej stacji kosmicznej ISS 7 Program Ramowy EU Cooperation- Space EUR MNiSW Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

59 Pomiary w kosmosie: eksperyment MATROSHKA Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

60 Pomiary w kosmosie: eksperyment MATROSHKA projekt zakończony w roku 2011 Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

61 Pomiary w kosmosie: eksperyment DOSIS DOSIS Dose Distribution Inside ISS Measurement of the radiation environment inside the European Columbus Laboratory onboard the ISS Columbus Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

62 Pomiary w kosmosie: eksperyment DOSIS 3 x TLD/OSL Holders 2 x CR-39 Holders 3 x TLD/OSL Holders DOSIS Passive Detector Packages (PDP) Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

63 Wydajność TL dla jonów LiF:Mg,Ti 0.9 Relative thermoluminescent efficiency, LiF:Mg,Cu,P He C O Ne Si Ar Fe Kr Xe LET in water [kev/ m] HIMAC, Heavy Ion Medical Accelerator, NIRS, Chiba, Japan Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

64 Wydajność TL dla protonów Depth in water [mm] Relative TL efficiency LiF:Mg,Cu,P LiF:Mg,Ti E [MeV] Naświetlania na akceleratorach: IFJ PAN (AIC-144), HZB Berlin, Brookhaven Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

65 Dziękuję za uwagę! Widok z orbity Księżyca na wschodzącą Ziemię, 24 grudnia 1968 William A. Anders, Apollo 8 Cyklotronowe Bronowice Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii NZ 63

66 Cyklotronowe Bronowice Przegląd Działalności Działu Cyklotronu Proteus C-235 Cyklotronowe Bronowice

67 Skład Osobowy Kierownik: Konrad Guguła Pracownicy: Krzysztof Daniel Magdalena Matłaszek Łukasz Kamiński Andrzej Koczot Krzysztof Suder Grzegorz Janik Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu Proteus C-235

68 Szkolenia i uzyskanie certyfikatów do do pracy z cyklotronem Proteus C-235 Szkolenia dotyczyły: Budowy cyklotronu, układu selekcji energii i linii prowadzenia wiązki jonów Obsługi sterowania cyklotronem i linii wiązki protonów Konserwacji i wykonywania przeglądów cyklotronu Budowy urządzenia gantry i budowy układu pozycjonowania pacjenta Konserwacja urządzeń gantry i układu pozycjonowania pacjenta Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu Proteus C-235

69 Uzyskanie doświadczenia przy pracy z cyklotronem Proteus C-235, i układami prowadzenia wiązki protonów Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu Proteus C-235

70 Generowanie wiązki protonów Do hali doświadczeń fizyków Fizycy IFJ PAN Do hali doświadczeń fizyków Fizycy IFJ PAN Klient Okres Czas lipiec lipiec 2013 marzec 2013 około 240 h około 240 h Do hali terapii oka marzec grudzień 2013 około 15 h Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu Proteus C-235

71 Wykonywanie przeglądów konserwacyjnych cyklotronu Wykonywanie pomiarów okresowych Diagnostyka podzespołów i elementów cyklotronu Konserwacji urządzeń cyklotronu Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu Proteus C-235

72 Konserwacja i obsługa instalacji budynku CCB Instalacja wentylacji i klimatyzacji budynku Agregaty wody lodowej do budynku i układów chłodzenia cyklotronu Układy podtrzymania zasilania w en. el. (do 60KVA) Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu Proteus C-235

73 Inna Działalność Publikacje Publikacje punktowne: 0 Inne (w tym współautorstwo): 5 Działalność popularyzatorska Uczestnictwo w Nocy Naukowców 2013 Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu Proteus C-235

74 Prezentacja Działu Cyklotronu AIC-144 Jacek Sulikowski Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu AIC-144

75 Praca AIC-144 dla terapii Cykle napromieniania Liczba pacjentów Rok Rok Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu AIC-144

76 Czas [h] Praca AIC-144 dla eksperymentów naukowych W czasie wolnym od pracy dla terapii Cyklotron wykorzystywany jest m.in.: do produkcji izotopów - zespół prof. dr hab. Jerzego Mietelskiego z Zakładu Fizykochemii Jądrowej IFJ PAN. W latach wykonano 74 sesje aktywacji izotopów naświetlając 8 rodzajów tarcz do eksperymentów na materiale w stanie gotowości dla terapii 400 dla eksperymentów naukowych system próżniowy biologicznym. do naświetlania matryc CCD Badań Kosmicznych. Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu AIC-144

77 Opracowanie i instalacja nowego źródła jonów Rys. Główka źródła jonów po modyfikacji z zaznaczonymi przez strzałkę stykami. Rys. Główka źródła jonów przed modyfikacją z zaznaczonymi przez strzałkę stykami. Stabilność prądu wiązki 5 % Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu AIC-144

78 Instalacja nowych zasilaczy silnoprądowych Rys. Zasilacze cewek korekcyjnych. Rys. Zasilacze traktu jonów. Cyklotronowe Bronowice Dział Cyklotronu AIC-144